鄱阳湖夏季水面蒸发与蒸发皿蒸发的比较

水面蒸发是湖泊水量平衡要素的重要组成部分.基于传统蒸发皿观测蒸发不能代表实际水面蒸发,而实际水面蒸发特征仍不清楚.本研究基于涡度相关系统观测的鄱阳湖水体实际水面蒸发过程,在小时和日尺度分析了水面蒸发的变化规律及其主要影响因子,并与蒸发皿蒸发进行比较.研究表明,实际水面蒸发日变化波动剧烈,变化范围在0~0.4 mm/h之间.水面蒸发的日变化特征主要受风速的影响.鄱阳湖8月份日水面蒸发量与蒸发皿蒸发量在总体趋势上具有很好的一致性.8月份平均日水面蒸发速率(5.90 mm/d)比蒸发皿蒸发速率(5.65 mm/d)高4.6%.水面日蒸发量与蒸发皿蒸发量的比值在8月上、中、下旬平均值分别为1.24、1.00、0.92,呈现下降的趋势.鄱阳湖夏季水面日蒸发量与风速和相对湿度相关性显著,而蒸发皿蒸发与净辐射、气温、饱和水汽压差和相对湿度均呈显著相关.这是由于蒸发皿水体容积小,与湖泊相比其水体热存储能力小,因此更容易受到环境因子的影响.     

太湖小时尺度水面蒸发特征及3种模型模拟效果对比

小时尺度水面蒸发可影响水面大气边界层热力和动力结构,分析湖泊小时尺度水面蒸发主要影响因素,选取准确模拟其特征的蒸发模型,将有助于改善流域天气预报和空气质量预报.基于太湖避风港站2012—2013年通量、辐射和气象观测数据,分析太湖小时尺度水面蒸发主要影响因子和3个模型(传统质量传输模型、Granger and Hedstrom经验模型、DYRESM模型)的模拟效果.结果表明:影响太湖小时尺度水面蒸发的主要因子为水气界面水汽压差和风速的乘积,而非净辐射.传统质量传输模型、Granger and Hedstrom经验模型、DYRESM模型模拟值与全年实测值的一致性系数分别为0.92、0.87和0.89,均方根误差分别为28.35、41.58和38.26 W/m~2.传统质量传输模型对太湖小时尺度水面蒸发的日变化和季节动态模拟效果最佳,其夜间模拟相对误差小于3%,除秋季外,其他季节的模拟绝对误差均小于4 W/m~2.Granger and Hedstrom经验模型系统性地高估太湖潜热通量,在大气较为稳定的午后(高估22~32 W/m~2)和冬季(高估72%)高估最为明显,模拟效果最差.DYRESM模型也系统地高估太湖潜热通量,模拟效果居中.考虑水汽交换系数随风速的变化特征将有助于改善传统质量传输模型和DYRESM模型对太湖小时尺度水面蒸发的模拟精度.     

基于Landsat影像的近40年来(1982—2021年)三峡库区水面面积及其蒸发损失变化

三峡水库蓄水引起库区水位抬升,水面面积显著增加,对区域水文循环过程产生了一定影响。为揭示三峡水库蓄水前后水面面积及蒸发损失变化规律,选取三峡库区坝前至寸滩区间作为研究区,利用Landsat影像数据提取1982—2021年水面面积,分区建立水位与面积关系曲线,进而推求库区逐日水面面积。在估计三峡库区水面面积的基础上,结合站点潜在蒸发资料推求水面蒸发损失量。研究结果表明:2010年三峡水库全面运行后,坝前至寸滩库区平均水面面积由蓄水前的372.96km²,增加到761.31km²,较蓄水前增加了1.04倍。同时,三峡水库的蓄泄调节改变了库区河段原有的水文节律,使得库区水面面积的季节性变化特征较蓄水前发生了显著变化。蓄水后,冬季水面面积最大,平均为843.81km²,较蓄水前增加了1.89倍;秋季、春季次之,水面面积分别为818.73和735.28km²,较蓄水前分别增加了97.17%和1.28倍;夏季水面面积最小,为653.03km²,较蓄水前仅增加了39.06%。水库全面运行后,...     

气象条件对长白山阔叶红松林CO_2通量的影响

利用涡动相关技术观测资料和同步的气象要素监测资料,探讨了温度、光合有效辐射和空气饱和差对长白山阔叶红松林生态系统CO2通量的影响,结果表明,白天CO2通量主要受光合有效辐射的制约,二者符合Michaelis-Menten方程,同时空气饱和差也有一定的影响,空气越干燥,光合吸收能力下降越明显,这种敏感性在6月较显著.该生态系统的暗呼吸强度主要受土壤温度的影响,二者符合指数关系,另外,土壤温度对暗呼吸的影响还与季节有关,在相同土壤温度下,4~7月的呼吸强度比8~11月的高.日净碳交换与日平均气温符合指数关系.通过CO2通量和温度,光合有效辐射的年度变化规律发现,森林生态系统碳交换的季节变化是温度和光照综合作用的结果,其中6月份碳汇强度最大,7,8月次之,全年的净碳吸收量为?184gC·m?2.     

鄱阳湖水面蒸发量的计算与变化趋势分析(1955-2004年)

利用器测折算法与气候模式法,分别计算鄱阳湖周围康山、棠荫、都昌、星子、湖口5站的单站水面蒸发量,以5站两种方法计算值的平均值代表鄱阳湖大湖面的水面蒸发量,求得鄱阳湖1955-2004年各月的水面蒸发量和蒸发水量,结果为：多年平均年蒸发量1081．2 mm．年蒸发水量27．06×10~8 m~3．对年、月水面蒸发量在近50年来的变化趋势进行了分析,表明除5月份外,其他各月蒸发量和年蒸发量均呈逐渐减少趋势,年蒸发量平均每年减小2．79 mm,年蒸发水量平均减少0．05×10~8 m~3,对湖区水资源持续利用和湖泊环境将产生明显影响．对水面蒸发量递减原因进行了初步探讨．     

水面蒸发与散热系数公式研究(一)

根据自1976年以来全国水面蒸发与散热研究协作组在我国各典型地区的原体与室内实验资料和大量水文站历史资料,通过理论分析和统计检验,确定丁影响水面蒸发的诸因子及其非线性相互作用,引入了新的无量纲参数(w_e、Pv、Pe)和公式结构,用实测资料统计确定厂公式中的常系数,得到了用开敞湖面一般水文气象资料计算逐日蒸发和散热系数的公式。经全国各典型气候带内各季节湖泊(水库)和受热污染水体上原体观测和室内专题实验共1860组口平均资料检验,公式的精度高于现有其他公式。全文分两部分,这是第一部分,内容包括:影响水面蒸发的土要无量纲参数;感热输送和大气饱和度对蒸发影响的修正;水面蒸发计算公式的结构及其经验系数。     

[专稿]长江上游水库群的热环境效应与修复对策

本文根据实测资料揭示三峡水库运行以来冬季下泄水温抬高5.32℃、夏初降低3.45℃、过程滞后30~43天,三峡水库冬季水温平均高于气温10℃,且随水库蓄水位和上游水库增加不断升高.长江是罕见的从高热河源流向低热潮湿地区的世界大河,干流三峡等大型水库流量大、库容大且基本没有温度分层,水库滞热、散热和下泄热量巨大,下游水温改变范围超过汉口.需要重视的两个宏观效应：一是超温大幅降低水库和下游水溶解氧（DO）,影响程度已与长江平均化学需氧量（COD）等污染同数量级,加上加速COD等耗氧,水温升高的污染危害更大;二是水库冬季巨大散热,11-1月库区平均散热强度241 W/m²、总热功率2.43亿kW,下泄潜在热量3.16亿kW、超过天然1.73亿kW,水库散发和下泄热量相当于全国平均用电功率.2030年上游水电按规划全面建成后,冬季上游水库群还将附加吸热2亿kW（年热量2万亿kWh）.DO是大坝对天然河流环境改变的重要方面,三峡支流库区现在连年水华、干流出现缺氧,水温升高进一步降低DO浓度和促进环境耗氧是当前库区和下游生态环境的主要问题之一.冬季干热河谷输出热水、2030年后更多梯级水库吸热并通过河流转移到三峡水库,巨大附加散热量对周边环境、水资源、土壤墒情和局部气候影响需要认真研究.建议在干热河谷梯级水库大规模布局水面光伏（PPV）.一方面遮挡短波辐射抑制下游三峡入库水温进一步升高,另一方面利用梯级水电巨大储能、调节优势与光伏资源,互补互助、集约和大规模开发西南可再生能源与电力调节资源.本文研究显示PPV电量巨大和结构优势明显,是改善我国电力能源结构和提升水电的发展方向,还可带动更多绿色发展.     

长江上游地区可利用降水量的气候特征

利用长江上游地区107个观测站1960-2008年气温、降水观测资料,采用陆面蒸发经验模型计算得到各观测站的月蒸发量,再根据水量平衡关系,得到可利用降水量,采用数理统计、REOF分析和M-K突变检验等方法,分析长江上游地区可利用降水量的气候变化特征.结果表明:长江上游可利用降水量季节变化显著,5-9月长江上游可利用降水...     

2002年南海季风爆发前后西沙海区海-气通量交换及其变化

利用2002年4月24日至6月20日在西沙海区进行的第三次南海海-气通量观测试验资料,采用涡相关法和TOGA COARE25b版本通量计算方案,计算了西南季风爆发前后海洋-大气间的通量交换,讨论了辐射、动量、感热通量、潜热通量、海洋热量净收支的时间变化特征及其与气象要素变化的关系.结果表明：西南季风爆发前后,太阳短波辐射、海面净辐射、潜热通量和海洋热量净收支变化特别强烈;通量变化受不同环境要素的影响：感热通量与海-气温差呈正相关关系,与气温呈明显的负相关关系.潜热通量与风速、海-气温差及海面水温均有正相关关系,其中与风速的关系最密切.动量通量（τ）主要随风速变化,它与风速（V）的关系可以表示为τ=000185V2-000559V+001248.     

水面蒸发与散热系数公式研究(二)

根据自1976年以来全国水面蒸发与散热研究协作组在我国各典型地区的原体与室内实验资料和大量水文站历史资料,通过理论分析和统计检验,确定了影响水面蒸发的诸因子及其非线性相互作用,引入了新的无量纲参数和公式结构,用实测资料统计确定了公式中的常系数,得到了用开敞湖面一般水文气象资料计算逐日蒸发和散热系数的公式。经全国务典型气候带内务季节湖泊(水库)和受热污染水体上原体观测和室内专题实验共1860组日平均检验,公式的精度高于现有其他公式。全文分两部分,本文刊出第二部分,内容包括:公式的检验;水文气象要素对α的影响;水面散热系数的计算和结语。     

Evaporation and the subcanopy energy environment in a flooded forest

The combination of tree canopy cover and a free water surface makes the subcanopy environment of flooded forested wetlands unlike other aquatic or terrestrial systems. Subcanopy vapour fluxes and energy budgets represent key controls on water level and understorey climate but are not well understood. In a permanently flooded forest in south‐eastern Louisiana, USA, an energy balance approach was used to address (a) whether evaporation from floodwater under a forest canopy is solely energy limited and (b) how energy availability was modulated by radiation and changes in floodwater heat storage. A 5‐month continuous measurement period (June–November) was used to sample across seasonal changes in canopy activity and temperature regimes. Over this period, the subcanopy airspace was humid, maintaining saturation vapour pressure for 28% of the total record. High humidity coupled with the thermal inertia of surface water altered both seasonal and diel energy exchanges, including atypical phenomena such as frequent day‐time vapour pressure gradients towards the water surface. Throughout the study period, nearly all available energy was partitioned to evaporation, with minimal sensible heat exchange. Monthly mean evaporation ranged from 0.7 to 1.7 mm/day, peaking in fall when canopy senescence allowed greater radiation transmission; contemporaneous seasonal temperature shifts and a net release of stored heat from the surface water resulted in energy availability exceeding net radiation by 30% in October and November. Relatively stable energy partitioning matches Priestley–Taylor assumptions for a general model of evaporation in this ecosystem.     

基于Matlab的三峡水库地震数据处理与分析

本文以Matlab为平台,编制了相应的程序代码,实现了SAC二进制数据读取、地震观测报告数据检验、频谱分析、地震数据的互相关计算和各种地震数据成图等项功能,并将它们运用于长江三峡水库地震加密台网数据的处理.结果表明,三峡库区地震都属于水库诱发地震,在仙女山断裂过江段、九湾溪断裂附近的地震属于断层因蓄水诱发的错动事件;巴东库区神龙溪两岸地震明显呈现出3条线性分布,这是由于水库蓄水后库水从神龙溪两岸等地下暗河渗入而诱发的地震;在长江三峡库区泄滩乡以西的两岸则存在着一些与蓄水相关的塌陷地震.     

三峡水库支流甲烷排放研究进展

甲烷(CH₄)对全球温室效应有着较大的贡献。三峡水库自2003年蓄水以来,其CH₄排放问题已受到广泛关注。但三峡水库反季节的运行方式,使支流库湾CH₄的产生和传输过程受到多方面的影响,进而导致其CH₄排放效应尚不十分明确。本文综述了三峡水库支流CH₄排放的研究进展,典型支流的CH₄排放通量普遍高于干流,位于三峡水库库尾的部分支流CH₄排放通量高于三峡水库库首及库中支流。大多数典型支流的CH₄通量在夏季均达到全年峰值,而在冬季高水位运行期均处于相对较低的水平。同时本文主要从水环境条件、水动力条件、人类活动及气象条件4个方面阐述了三峡水库支流CH₄排放的影响因素。1)水环境条件:支流水华后藻类衰亡分解过程会驱动CH₄释放,且藻类的演替过程会加剧CH₄的产生;温度可以直接影响CH₄的生成速率和消耗速率,也能通过促进藻的生长间接影响CH₄排放;支流相对较低的甲烷氧化菌丰度是其CH₄通量较高的原因之一。2)水动力条件:蓄水期CH₄主要以扩散的方式进行释放,支流较低的流速促进了悬浮物的沉积,上游沉积物中的CH₄含量高于下游;泄水期CH₄主要以冒泡的方式进行释放,下游沉积物中TOC急剧增加,但干流的入侵会削弱支流的温度分层,破坏藻类生长环境,间接影响CH₄通量。3)人类活动:农业耕作使支流水体中的营养物浓度增加,甲烷氧化菌的丰富度降低,细菌群落的营养相关代谢增强;建设用地扩大、支流筑坝增加抑制了有机物的传输,增加了水体中的产CH₄底物,促进了CH₄的产生。4)气象条件:降雨会携带更多营养物质进入支流,同时会增加水体浊度、破坏水体的温度分层,从而对CH₄的产生和传输过程造成影响。最后对未来的研究热点进行了展望,以期为三峡水库CH₄排放的控制和管理提供参考。     

三峡水库175 m试验性蓄水期调度运行对洞庭湖蓄水量变化的影响

长江干流与洞庭湖存在复杂的并联型分汇关系,当三峡水库调度改变长江径流过程时,会引起洞庭湖年内槽蓄量的变化,对于洞庭湖地区防洪、水资源配置和水环境保护产生显著的影响.本文建立了枝城至螺山站的荆江-洞庭湖水流模型,利用2008-2017年的三峡水库实际调度日数据,分析有、无三峡水库调度两种情况下洞庭湖槽蓄量的变化过程,同时利用建库前和近期的水位流量关系反映河道过流能力,分析了河道调整的影响.结果表明:由河道调整引起的槽蓄量变化在汛前消落期、汛期、汛末蓄水期和枯水期分别为-3.06%、0.12%、-0.01%和-13.31%.有三峡水库影响情况下,汛前消落期由于荆江"三口"进入洞庭湖的多年平均总径流增加23.94%,洞庭湖出口处城陵矶多年平均水位升高0.53 m,阻碍了洞庭湖出流,洞庭湖多年平均槽蓄量增长13.30%;汛期由于荆江"三口"分流量减少3.54%,城陵矶水位降低0.02 m导致出湖流量增多,因此洞庭湖多年平均槽蓄量减少0.20%;在汛末蓄水期,荆江"三口"分入洞庭湖的多年平均总径流量减少37.18%,城陵矶多年平均水位降低1.33 m,导致出湖流量增多,因而洞庭湖多年平均槽蓄量减少27.74%;在枯水期,荆江"三口"多年平均总径流量增加5.61%,城陵矶多年平均水位上升0.07 m,最终洞庭湖多年平均枯期槽蓄量增加2.96%.     

三峡水库运行对洞庭湖水位影响分析

洞庭湖的水情是长江和四水共同作用的结果,三峡蓄水运行必将导致洞庭湖的水情变化.本文利用BP神经网络对洞庭湖出口城陵矶站的水位过程进行模拟,以区分城陵矶水位变化中三峡的影响分量.模型训练阶段以三峡出库日均流量、洞庭湖四水合成日均流量为输入,城陵矶站的日水位过程为输出,应用阶段用三峡入库流量代替出库流量,从而还原自然状态下...     

三峡库区人居环境气候适宜性

运用GIS技术,在充分考虑气温、湿度、风速以及日照等条件下,计算了1995年1月至2010年12月三峡库区22个气象站点的温湿指数和风效指数及其时空分布,对三峡库区人居环境气候适宜性的总体分布趋势进行分析.并以2003年6月三峡工程一期蓄水作为时间中点,分析了三峡工程蓄水前后库区人居环境气候适宜性变化,同时对库区水位与气象要素的相关性进行定量分析.结果表明:从11月到翌年3月,库区气候偏冷,属于较不舒适人居环境;夏季的6-9月,整个库区气候偏热,属于较不舒适的人居环境;库区年均温湿指数和风效指数均呈现明显的地区差异,整体表现为由库区中部向东西递减的趋势;库区气候适宜性指数在三峡工程前后变化明显,库区水位与气候适宜性因子在2003年6月以前没有显著的相关性,在2003年6月以后,与温湿指数呈显著正相关,而与风效指数呈显著负相关.     

Surface water–groundwater interactions of Xiluodu Reservoir based on the dynamic evolution of seepage,temperature, and hydrochemistry due to impoundment

Reservoir construction greatly affects the regional ecological environment, particularly surface water–groundwater interactions around the reservoir. Xiluodu Reservoir, a representative large-scale reservoir in China, has had substantial impacts on surface water–groundwater interactions at the dam site since impoundment. This study analysed the dynamic characteristics of surface water–groundwater level, temperature, and hydrochemistry to determine the evolution of surface water–groundwater interaction before and after the impoundment. The levels of groundwater and some surface water rose by more than 100 m after impoundment and the water level of saturated limestone gradually stabilized, whereas basalt saturation in the affected area continued to expand. The groundwater temperature did not decrease significantly, whereas the hydrochemical types and ion contents of both surface water and groundwater experienced significant changes. Calculation of the saturation index indicated spatiotemporal changes in the saturation state of minerals. The replenishment source of each type of water and their mutual relationships were determined using cluster analysis and isotope characteristics. The results confirmed continuous, significant, and variable surface water–groundwater interactions at the dam site, which were partially reversed after impoundment. Changes in surface water–groundwater interactions were due to impoundment, the impact of which decreases with distance from the dam, as well as the unique geological conditions and artificial construction.     

三峡水库蓄水后库区水沙变化及其生态环境响应特征

三峡水库举世瞩目,是长江保护与治理的关键性枢纽工程,水库自2003年蓄水运行后库区水沙条件均发生了显著改变,对库区水生态环境产生了深远影响。本文系统综述了三峡水库蓄水运行后库区的水流动力特性和泥沙淤积特性,总结了蓄水后水库的新水沙运动情况;从水库蓄水运行后水质参数特征,营养物质、重金属和典型有毒有机污染物的赋存特征等方面,分析了三峡水库库区新水沙变化条件下的水环境响应特征;基于水库蓄水前后浮游植物、底栖动物等重点生物群落的现存量和群落特征变化规律,探索了三峡水库新水沙变化条件下库区的水生态响应特征;最后对未来三峡水库运行下的水生态环境效应研究提出展望,本文可为三峡水库水生态环境保护科学研究和管理提供新的认识和决策参考。     

Long‐wave radiation and heat flux estimates within a small tributary in Catamaran Brook (New Brunswick,Canada)

River water temperature is an important water quality parameter that also influences most aquatic life. Physical processes influencing water temperature in rivers are highly complex. This is especially true for the estimation of river heat exchange processes that are highly dependent on good estimates of radiation fluxes. Furthermore, very few studies were found within the stream temperature dynamic literature where the different radiation components have been measured and compared at the stream level (at microclimate conditions). Therefore, this study presents results on hydrometeorological conditions for a small tributary within Catamaran Brook (part of the Miramichi River system, New Brunswick, Canada) with the following specific objectives: (1) to compare between stream microclimate and remote meteorological conditions, (2) to compare measured long‐wave radiation data with those calculated from an analytical model, and (3), to calculate the corresponding river heat fluxes. The most salient findings of this study are (1) solar radiation and wind speed are parameters that are highly site specific within the river environment and play an important role in the estimation of river heat fluxes; (2) the incoming, outgoing, and net long‐wave radiation within the stream environment (under the forest canopy) can be effectively calculated using empirical formula; (3) at the study site more than 80% of the incoming long‐wave radiation was coming from the forest; (4) total energy gains were dominated by solar radiation flux (for all the study periods) followed by the net long‐wave radiation (during some periods) whereas energy losses were coming from both the net long‐wave radiation and evaporation. Conductive heat fluxes have a minor contribution from the overall heat budget (<3·5%); (5) the reflected short‐wave radiation at the water surface was calculated on average as 3·2%, which is consistent with literature values. Results of this study contribute towards a better understanding of river heat fluxes and water temperature models as well as for more effective aquatic resources and fisheries management. Copyright © 2011 John Wiley & Sons, Ltd.